Molti lettori di “Professione Verniciatore” ci chiedono informazioni e approfondimenti sul tema della verniciatura di supporti legnosi con prodotti in polvere, soprattutto sull’effettiva diffusione di questa tecnologia sul mercato italiano. La finitura con prodotti vernicianti a polvere è entrata a tutti gli effetti a far parte dei cicli possibili per la verniciatura di pannelli ed elementi per arredamento e mobili: questa tecnologia, come si sa, è da decenni affermata nel campo del metallo, ma i cicli produttivi prevedevano temperature molto elevate che, unite alla lunghezza del processo, erano improponibili per il legno.
L’MDF, pannello di fibra a media densità (Medium-Density Fibreboard), è uno dei materiali più versatili derivati dal legno. Introdotto in Italia negli anni Settanta per sopperire alla mancanza di materia prima derivante dalla deforestazione, il suo impiego si è affermato soprattutto nel settore dell’arredamento, in particolare nella realizzazione di scaffali, pedane, mobili, porte, sedie e tavoli. L'MDF è un substrato naturale non conduttivo o solo parzialmente conduttivo e disomogeneo. Essendo un materiale termosensibile a base di legno, l'MDF richiede un approccio particolarmente coordinato alla verniciatura a polvere.
Vantaggi e Sfide della Verniciatura a Polvere su MDF
I notevoli vantaggi ambientali e produttivi che la tecnologia di verniciatura a polveri consente di ottenere non hanno convinto appieno il nostro settore. Nonostante ciò, i verniciatori a polveri che si dedicano al rivestimento di pannelli in MDF si possono ancora contare sulle dita di una mano in tutto il mondo. Questo a causa delle difficoltà tecniche legate alla verniciatura di un materiale non conduttivo e termo-sensibile come l’MDF.
Tuttavia, le moderne vernici in polvere MDF aprono nuove opportunità di design, funzionali ed economiche, soprattutto nella produzione di mobili. La verniciatura a polvere consente una verniciatura completa e senza soluzione di continuità, anche su bordi, profili di maniglie, ritagli o geometrie complesse. Le superfici in MDF verniciato a polvere offrono un'eccellente resistenza ai graffi e all'abrasione, anche su bordi e superfici orizzontali. Sono inoltre resistenti ai comuni detergenti e disinfettanti.
L'azienda trevigiana ritiene che ci vorranno altri 2-3 anni per far partire il mercato, ma nel frattempo pensa che non ci si debba intestardire solo sulle antine da cucina, cercando invece altre applicazioni competitive. L'azienda trevigiana pensa che non ci si debba intestardire solo sulle antine da cucina, lasciando da parte le battaglie sulle differenze tra vernici in polvere per legno UV e termoindurenti (un confronto di natura puramente commerciale, che è irrilevante, in quanto le prestazioni tecniche di entrambi i sistemi sono ben superiori rispetto alle vernici liquide), mentre il confronto va fatto tra i cicli a polvere e quelli poliuretanici.
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L’uso dei nuovi sistemi UvecoatTM ha permesso di ampliare considerevolmente le applicazioni della tecnologia delle vernici in polvere per legno UV. È ora possibile ottenere facilmente le finiture testurizzate a strato unico e quelle lucide e opache, per applicazioni su pannelli compositi laminati con carta e su alcuni pannelli impiallacciati o di legno massello naturale. Gli svantaggi sono i seguenti: costo della polvere e dell’impianto; costo del trasporto e dello stoccaggio delle polveri (con temperatura controllata); si tratta di una tecnologia ancora in fase di sviluppo; esistono delle limitazione negli effetti di design.
Stilexo produce porta-televisori ed altri componenti per l’industria del mobile. La produzione era basata su un mix tra metallo (50%) e PVC laminato truciolare (50%). Sul futuro del PVC discute da parecchio tempo. Il PVC si differenzia in maniera sostanziale dalle altre termoplastiche di largo uso, per la presenza di cloro che può contribuire fino a circa il 60% del peso molecolare. La produzione del PVC rappresenta oggi la maggiore singola applicazione del cloro (circa il 40% del totale), dopo che il suo utilizzo in altri prodotti ha subito drastiche riduzioni o divieti totali per questioni sanitarie ed ambientali. Il largo utilizzo del PVC in campo edile e, in minor misura, negli imballaggi, pone rischi di produzione di diossine in caso di incendi. Stime sulla quantità di diossine prodotte in caso di combustione incontrollata di PVC, si attestano attorno ai 500-620 ng TEQ/Kg PVC. Durante l’incenerimento di rifiuti il PVC può svolgere un importante ruolo di donatore di cloro, elemento indispensabile per la formazione di diossine. Per evitare questi problemi, la verniciatura a polveri è una tecnologia sostenibile (le polveri non hanno emissioni di COV in atmosfera) ed efficiente.
Tecnologie e Processi di Applicazione
Fattori come il contenuto di umidità, la qualità del pannello, il pretrattamento, la tecnologia di applicazione e le condizioni di stagionatura hanno un impatto significativo sul risultato finale. TIGER supporta i suoi clienti durante l'intero processo, con esperienza nei sistemi di verniciatura a polvere, nell'applicazione, nella polimerizzazione e nei requisiti di qualità.
La Preparazione: Il Preriscaldo
È noto che l’MDF non è un materiale conduttivo, quindi non ha possibilità di essere verniciato con i sistemi classici che applicano le polveri sul metallo. Il preriscaldamento ha lo scopo di fare emigrare, con il calore immesso nel pannello, l’umidità contenuta nell’MDF verso la superficie, in modo che sia la stessa a creare un campo conduttivo attorno al pannello stesso. Dal momento che il pericolo più grosso che si ha in questa tecnologia è dato da un eccessivo impoverimento dell’umidità contenuta nel pannello, che può causare lo spaccamento longitudinale, specialmente sui grossi spessori, è importante che in funzione dell’umidità, dello spessore e della quantità di resina contenuta, si decida la temperatura ed il tempo di permanenza nel forno. La tecnologia americana che dispone di MDF molto più ricco di resina, ma che in Europa potrebbe dare problemi di reperibilità, può permettersi di surriscaldare i pezzi per 5 o più minuti a 200 °C, in modo che tutto il supporto superi la temperatura di fusione della polvere che è attorno ai 110 °C., quindi, quando la polvere arriva sul pezzo si scioglie immediatamente, andando a chiudere la porosità del supporto stesso.
Un modo rapido per arrivare ad innalzare solo la temperatura superficiale è costituito dall’uso degli IR, ma questo sistema è molto critico riguardo alla distanza da tutte le parti del pezzo; infatti i bordi che disperdono più facilmente, possono avere anche 20 °C.
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Sistemi di Applicazione e Polimerizzazione
L’applicazione avviene tramite pistole automatiche ed è essiccata ad aria calda a percussione per 2’ a 100° C. Gli impianti vengono progettati in funzione dei dati produttivi richiesti dal cliente. La cabina, che possiede delle pareti in sandwich, costituite da una parte in materiale plastico speciale non conduttore, che non trattiene la polvere, ricoperto da una schermatura. Vale quanto già detto nelle descrizioni precedenti circa la necessità di non asportare molta umidità dal supporto, sommando le calorie assorbite in fase di preriscaldo, di scioglimento e di essiccazione.
Per allargare il campo dei metodi di applicazione della verniciatura a polvere, sono stati sviluppati trattamenti di polimerizzazione con forni a convezione, IR (infrarossi), “Speedoven” (combinazione tra convettivo ed infrarossi) e a induzione. Sistemi altamente reattivi per substrati in legno sono caratterizzati da bassi punti di fusione e brevi tempi di permanenza nel forno. Ciò riduce il consumo di energia, riduce i tempi di processo e consente un'elevata produttività. Cefla utilizza sistemi a gas che agiscono nel campo dell’infrarosso e ottengono la fusione nei tempi più brevi: questi ultimi consentono anche il risparmio economico più consistente, perché usano come fonte di energia il gas invece che l’elettricità.
Per evitare che la fase di essiccazione possa sommarsi come calore alle fasi precedenti, si polimerizza la polvere disciolta con i raggi UV. In questo modo in pochi secondi, si può reticolare la vernice senza sottoporre il pezzo per molti minuti alle alte temperature. Teniamo presente che le polveri termoindurenti hanno una curva di fusione caratterizzata da una prima fase, in cui si passa dalla stato polveroso allo stato liquido (gelificazione), e nel momento in cui si raggiunge la minor viscosità inizia la fase di cristallizzazione, che porta poi al raggiungimento completo dell’indurimento.
Trasporto dei Pannelli: Soluzioni Orizzontali e Verticali
Cefla Finishing punta decisamente sulla soluzione orizzontale per il trasporto dei pannelli, perché presenta vantaggi specifici per i pannelli da arredamento: facilità di carico e scarico pezzi, dimensioni contenute dell’impianto con costi più contenuti, migliore qualità superficiale del prodotto finito. Va comunque sottolineato che nel caso di impianti con esigenze produttive differenti e in presenza di elementi con possibilità di aggancio in verticale, Cefla propone i suoi impianti con trasporto in linea aerea, idonei sia per polveri termoindurenti che a raggi UV; questo sistema ha il vantaggio di poter verniciare gli elementi contemporaneamente su tutte le facce e nel laboratorio Cefla ambedue i sistemi, orizzontale e verticale, sono disponibili per la sperimentazione. L’azienda ha installato a luglio 2004 un impianto Giardina verticale, con apparecchiature Gema, per l’impiego di prodotti UV e termoindurenti. L’azienda vernicia per conto terzi con vernici in polvere per legno UV, con un impianto Giardina verticale e apparecchiature Wagner Itep, utilizzando vernici in polvere per legno Rohm & Haas e supporto “Metalwood” Fantoni. La Pulverwood ad esempio può verniciare sulle due facce contemporaneamente pezzi di 3200 mm di lunghezza e di 1600 mm di altezza, con velocità di 4 m/min, oppure l’equivalente in pezzi piccoli della dimensione della stessa bilancella. Il trasportatore aereo può essere monorotaia o birotaia, a seconda della velocità di lavoro e delle dimensioni dei pezzi da verniciare.
Sai tutto sull'MDF? - L'enciclopedia dell'hobbista ep.06
Aziende Specializzate e Innovazioni: Il Caso MS Srl a Osimo
MS Srl, l’azienda fondata da Sauro Macrolei nel 1979, progetta e produce componenti di arredo in legno distribuiti in tutto il mondo. Specializzata nella lavorazione dell’MDF, ha recentemente installato nel proprio reparto di verniciatura una cabina per l’applicazione di polveri con la tecnologia in fase densa di Nordson, fornita da Siver, distributore italiano esclusivo di Nordson. Andrea Macrolei dichiara: “MS ha sempre creduto nelle caratteristiche di resistenza, eco compatibilità e versatilità dell’MDF e nei risultati qualitativi che si potevano ottenere con la verniciatura a polvere delle sue superfici”.
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“Nei 7 anni trascorsi dal nostro precedente incontro - prosegue Macrolei - MS si è sviluppata ulteriormente, cercando di diversificare il più possibile la propria produzione per affrontare in maniera ottimale i cambiamenti di tendenza del mercato, che nel settore dell’arredamento sono più frequenti rispetto agli altri ambiti. Avevamo un solo punto fermo: sottolineare ai nostri clienti i vantaggi dell’applicazione delle vernici in polvere sui pannelli in MDF, che siamo stati tra le prime aziende in Italia a riconoscere.”
L’azienda marchigiana ha saputo affermarsi come punto di riferimento della tecnologia applicativa a polvere su MDF grazie alle origini della sua attività e al know-how acquisito nel corso dei 15 anni di sviluppo della verniciatura a polvere. “La principale differenza tra noi e i nostri concorrenti - chiarisce Macrolei - è determinata dal fatto che la nostra azienda è nata nel 1979 come falegnameria: proprio la nostra esperienza di falegnami ci ha consentito e consente tuttora di monitorare al meglio i materiali che devono essere sottoposti a verniciatura e di sceglierli in base a spessori e sagomature adatti al loro utilizzo finale.”
“Oggi, lo sviluppo di polveri epossidiche sempre più performanti e di tecnologie applicative avanzate ci ha permesso di raggiungere un livello qualitativo elevato e quella costanza di risultati che aveva rappresentato una delle principali criticità nei primi anni di studio di questa applicazione. L’aumento della richiesta dei pannelli in MDF verniciati a polvere ci ha spinto a rinnovare il nostro reparto di verniciatura in modo da porci nelle condizioni ottimali per affrontare eventuali picchi di domanda futuri.”
Il Revamping del Reparto di Verniciatura
La sostituzione della precedente cabina è stata motivata dalla necessità di velocizzare i tempi di processo e aumentare quindi la capacità produttiva, oltre all’esigenza di migliorare l’effetto estetico del film applicato. “L’impianto di verniciatura precedente risultava ormai troppo rigido e poco flessibile per far fronte alle nuove esigenze di produzione” - afferma Marcolei. “Abbiamo quindi testato le cabine di più impiantisti; alla fine la scelta è caduta sulla cabina della serie SILVER Booth realizzata da Siver in partnership con Nordson. Abbiamo dapprima testato 2 pistole manuali in fase densa Encore® HD, fugando i dubbi che avevamo sulle prestazioni di questa tecnologia a temperature elevate, che in questa regione possono toccare i 42 °C nei mesi estivi. A dicembre abbiamo quindi installato la nuova cabina integrandola nel reparto attrezzato con forno di pre-riscaldo con pannelli IR a gas pre-verniciatura e forno di polimerizzazione IR finale”.
“La cabina in PVC - spiega Luca Tomassoni, CEO di Siver - prevede una postazione per il pre-ritocco manuale e la successiva applicazione automatica con 6 pistole Encore® HD per lato. È attrezzata con il centro di alimentazione polveri Top Color Change Dual, introdotto sul mercato circa 2 anni fa da Siver: abbinato alla fase densa Nordson, è in grado di passare da un colore all’altro in 90 secondi, effettuando il cambio colore in tempo mascherato durante la verniciatura. Questa caratteristica è fondamentale per la gestione efficiente di lotti da verniciare dove il recupero della polvere non conviene. Il sistema innovativo è basato sulla presenza di 2 contenitori fluidificati: mentre il primo è in funzione, può avvenire la pulizia dell’altro per preparare il colore successivo, evitando che il fermo impianto per la pulizia della cabina duri troppo a lungo, grazie allo scambiatore pneumatico evoluto in grado di passare da un serbatoio all’altro in pochi secondi. La durata media nel caso di MS è infatti di circa 60-90 secondi, incluso il soffiaggio delle pistole. Un’altra caratteristica della nuova cabina è il sistema di controllo delle pistole, che rispetto a quelli tradizionali, è un dispositivo automatico modulare completamente digitale, semplice da usare e a basso consumo energetico che fornisce parametri operativi pneumatici ed elettrostatici con la massima precisione, con la possibilità di gestire anche il decimale dell’intensità di corrente elettrica, nell’ordine dei microampere”.
I Vantaggi dell'Applicazione in Fase Densa sull'MDF
I vantaggi della verniciatura a polvere in fase densa sono ormai noti e sono stati ampiamente descritti sulle pagine della nostra rivista. MS ne ha rilevato per la prima volta i risultati sorprendenti anche sull’MDF. “Abbiamo optato per questa tecnologia perché ci ha convinto il modo in cui la polvere è trattata e poi applicata sul pannello: la nuvola di polvere raggiunge il supporto in modo più delicato, favorendone l’adesione. Un decisivo passo avanti rispetto alle pistole tradizionali precedenti, che spruzzavano un getto di polvere consistente in grado di spostare quella già presente sul pannello e provocando un eccesso di overspray. Oltre al risparmio di prodotto, i risultati di finitura sono visibili ad occhio nudo: la distensione della polvere è migliore, l’effetto buccia d’arancia è ridotto, la copertura è maggiore e lo strato di vernice risulta più solido anche al tatto. L’utilizzo della tecnologia in fase densa per verniciare l’MDF, in definitiva, conduce a un risultato estetico simile a quello di un pannello laccato con effetto texture, che deve essere valorizzato invece che denigrato”.
“Il getto di polvere più leggero - spiega Tomassoni - è determinato dalla pressione minima dovuta alla riduzione della velocità, che con la tecnologia a fase densa è pari a un terzo rispetto a quella dei dispositivi Venturi. Inoltre, la velocità rimane costante nel tempo perché il sistema lavora per un periodo molto lungo, fino a 4.000 ore, senza alcun bisogno di manutenzione: per questo lungo periodo le pistole mantengono la stessa portata e la stessa velocità, in modo da evitare il rischio di decadimento del prodotto finale e determinare un ulteriore risparmio del prodotto verniciante”. Uno degli elementi più innovativi della tecnologia in fase densa di Nordson è l’uniformità del film di vernice. “La fase densa assicura la costanza micrometrica del deposito di polvere - continua Tomassoni. Abbiamo eseguito numerosi test raggiungendo un valore del δ pari a 5 micron, nel caso di spessore del film a 100 micron. Siamo riusciti ad applicare uno spessore del film di 140 micron senza rilevare alcun difetto”.
A causa delle differenti densità della fibra all’interno del pannello, una delle difficoltà più rilevanti della verniciatura a polvere dei pannelli in MDF è rappresentato dalla copertura dei bordi. “Se l’applicazione non è perfetta, la differenza di densità sui bordi si nota subito - rileva Andrea Macrolei. Stiamo quindi cercando di perfezionare il nostro ciclo, considerando soprattutto questo aspetto: conosciamo bene l’applicazione a doppia mano che abbiamo eseguito finora; con la nuova cabina stiamo testando la possibilità di effettuare un rivestimento a mano unica, i cui risultati sono ancora in fase di ottimizzazione, anche per quanto riguarda la scelta delle polveri che devono garantire la massima qualità possibile.”
“Grazie alla velocità ridotta e all’intensità molto bassa dell’amperaggio - conclude Andrea Macrolei - l’applicazione in fase densa con le pompe HDLV® del sistema di spruzzatura Encore® HD assicura spessori uniformi, evita il sovraccarico del bordo e la distensione risulta eccezionale, anche per l’assenza di aria. Sono tutti fattori che portano a un risultato di finitura eccezionale sia dal punto di vista tecnico sia estetico. La verniciatura a polveri consente inoltre una gestione degli ordini just-in-time grazie al ciclo applicativo di breve durata, che con altre tipologie di prodotti è invece difficile garantire.”
“Siamo consapevoli che la strada per l’affermazione di questa tecnologia nel nostro settore è ancora lunga, ma speriamo di aver aperto una breccia nel muro dei preconcetti diffusi su questo sistema applicativo costruito negli ultimi anni. Grazie alla collaborazione di Siver e Nordson, che hanno creduto fortemente in questo progetto, MS può proseguire nella sua attività di ricerca e sviluppo per promuovere le proprie finiture e far capire le potenzialità che la verniciatura a polvere dell’MDF può presentare nell’arredamento da interno in generale e delle camere dei bambini, nel mondo della ricreazione e scolastico, in particolare: si tratta di pannelli verniciati completamente atossici, quindi a zero impatto ambientale, oltre che molto resistenti e facilmente lavorabili grazie al materiale di cui sono costituiti. Il settore è sempre più attento a queste tematiche e siamo sicuri che non passerà molto tempo prima che si accorga della validità della soluzione che MS è stata ancora una volta la prima azienda a testare”.
Il Mercato Italiano e le Prospettive Future
I notevoli vantaggi ambientali e produttivi che la tecnologia di verniciatura a polveri consente di ottenere, non hanno convinto il nostro settore e dei dieci impianti che risultavano installati in Italia un anno fa, ne sono rimasti attivi otto, dei quali solo 3 stanno realizzando produzioni industriali. L’azienda trevigiana ritiene che ci vorranno altri 2-3 anni per far partire il mercato, ma nel frattempo pensa che non ci si debba intestardire solo sulle antine da cucina, cercando invece altre applicazioni competitive. L’azienda trevigiana pensa che non ci si debba intestardire solo sulle antine da cucina, lasciando da parte le battaglie sulle differenze tra vernici in polvere per legno UV e termoindurenti. Fino al 2003 sono state effettuate numerose campionature, mettendo l’impianto a disposizione degli operatori del settore.
Ciclicamente nel mercato si presentano delle crisi più o meno devastanti. Quella in corso in questi anni porterà sicuramente ad una selezione naturale delle aziende più innovative, e quindi più forti commercialmente, su quelle che invece non hanno niente da proporre al mercato. Quando un settore va in crisi però, abbiamo visto che per prime chiudono quelle aziende poco innovative o che hanno un rapporto qualità-prezzo non conveniente, e poi tutte le altre. Questo comporterà, prima o poi, la chiusura di tutte le aziende per mancanza di utili. Se invece un certo numero di aziende, grazie a nuove tecnologie, adatteranno il proprio modo di costruire alle esigenze del cliente riuscendo anche a guadagnare, a rimanere penalizzate saranno solo una parte dei produttori, mentre la parte della filiera corrispondente potrà a sua volta riprendersi. Questo giro positivo piano piano influenzerà anche i salariati di queste aziende, che così potranno, ricominciando a spendere, fare riprendere il mercato anche per gli altri.
In questo senso sarà necessaria una riduzione dei costi delle vernici in polvere per legno, attualmente intorno ai 7-8 euro/kg per il bianco (i prodotti UV costano circa il 30% in più), che dovranno allinearsi ai prezzi attualmente applicati dai produttori spagnoli, più bassi di circa il 25%. Entrambe le tecnologie, ormai sono arrivate ad essere mature, ed una riduzione ulteriore dei prezzi può essere prodotta solo da un aumento consistente dei volumi prodotti, che è in contrasto con le esigenze del mercato che richiede piccoli lotti personalizzati e prodotti in poco tempo.
L’imprenditore illuminato che vuole, distinguendosi dai concorrenti, conquistare fasce di mercato nuove, deve potersi rivolgere ad un impiantista che, facendogli delle dimostrazioni su molti supporti e vernici, possa garantirgli il massimo delle prestazioni. Il problema però nasce quando l’imprenditore, comprando le attrezzature necessarie, si proverà a vendere dei manufatti con caratteristiche nuove, che il suo mercato ancora non conosce. Arrivare prima degli altri su un mercato nuovo è molto importante, perché permette di accaparrarsi dei nuovi clienti che, se soddisfatti delle prestazioni ricevute, potranno crescendo, rimanere fedeli per molto tempo. Per essere tra i primi sul proprio mercato riducendo i tempi di attesa, la Giardina ha ideato un servizio alla potenziale cliente che le permetterà di annullare i tempi tra l’ideazione del nuovo impianto e il soddisfacente passaggio in produzione dello stesso.
Nello stesso tempo, grazie a questa nuova tecnologia, anche i produttori di pannelli e di mobili potranno differenziarsi nel loro mercato facendo buoni affari, mentre i clienti finali, non spendendo molto di più, potranno avere dei mobili nelle forme e nei colori che più li aggradano, con tempi di consegna molto corti.
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